(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が流れる液体流路が形成されたマイクロチップと、
前記液体流路に沿うよう、且つ前記液体流路の両側に設けられた第１及び第２の気体流路と、
前記液体流路と前記第１の気体流路との間に形成され、一方の開口が前記液体流路に臨み、他方の開口が前記第１の気体流路に臨む複数の第１のギャップ部と、
前記液体流路と前記第２の気体流路との間に形成され、一方の開口が前記液体流路に臨み、他方の開口が前記第２の気体流路に臨む複数の第２のギャップ部と、
前記第１のギャップ部の内壁面に形成された第１の電極と、
前記第２のギャップ部の内壁面に形成された第２の電極とを有し、
前記第１及び第２のギャップ部各々の隙間を、気体は通過でき前記液体は通過できない隙間とし、前記第１及び第２のギャップ部各々に気液界面を形成するマイクロチップデバイス。
【請求項２】
前記マイクロチップに形成された流路用凹部と、
前記流路用凹部の底部に、前記流路用凹部に沿って形成された複数の第１及び第２の突部とをさらに有し、
前記第１の突部間の空間を前記第１のギャップ部として用い、前記第２の突部間の空間を前記第２のギャップ部として用い、
前記液体流路は前記第１の突部と前記第２の突部とに挟まれ、前記第１の気体流路は前記第１の突部側に設けられ、前記第２の気体流路は前記第２の突部側に設けられる請求項１記載のマイクロチップデバイス。
【請求項３】
前記マイクロチップは、互いに積層された第１及び第２のマイクロチップからなり、前記第１及び第２のマイクロチップ各々が第１の面及び該第１の面と反対側の第２の面とを有し、前記第１及び第２のマイクロチップの前記第１の面は互いに対向しており、
前記液体流路は、前記第１の面に設けられ、
前記第１の気体流路は、前記第１のマイクロチップの前記第２の面上に設けられ、
前記第２の気体流路は、前記第２のマイクロチップの前記第２の面上に設けられ、
前記第１のギャップ部は、前記第１のマイクロチップに設けられ、前記第１のマイクロチップの前記液体流路の底部に設けられた第１の開口及び前記第１のマイクロチップの前記第２の面に設けられた第２の開口を有し、前記第１及び第２のマイクロチップの積層方向に沿って延びる第１の貫通穴であり、
前記第２のギャップ部は、前記第２のマイクロチップに設けられ、前記第２のマイクロチップの前記液体流路の底部に設けられた第１の開口及び前記第２のマイクロチップの前記第２の面に設けられた第２の開口を有し、前記第１及び第２のマイクロチップの積層方向に沿って延びる第２の貫通穴である請求項１記載のマイクロチップデバイス。
【請求項４】
前記第１及び第２のギャップ部各々の内壁面に、撥液部を形成した請求項１乃至３のいずれかに記載のマイクロチップデバイス。
【請求項５】
前記第１の電極と前記第２の電極とには電圧が印加される請求項１乃至４のいずれかに記載のマイクロチップデバイス。
【請求項６】
前記第１及び第２の突部は、前記液体流路の液体が流れる方向と交差する向きに配置された板状の突部である請求項５記載のマイクロチップデバイス。
【請求項７】
前記第１のギャップ部及び前記第２のギャップ部の少なくとも一方のギャップ部の内壁面に、前記液体流路側から順に電極部及び撥液部を形成した請求項５又は６に記載のマイクロチップデバイス。
【請求項８】
液体が流れる液体流路が形成されたマイクロチップと、
前記液体流路の上部に沿うよう設けられた気体流路と、
前記液体流路と前記気体流路との間に形成され、一方の開口が前記液体流路に臨み、他方の開口が前記気体流路に臨む貫通孔からなる複数のギャップ部と、
沸点の異なる複数の液体からなる混合液体のうちの低沸点成分を沸点以上に加熱可能な加熱機構とを有し、
前記ギャップ部の隙間を、気体は通過でき前記液体は通過できない隙間とし、前記ギャップ部に気液界面を形成するマイクロチップデバイス。
【請求項９】
前記低沸点成分をより多く含む蒸気を前記低沸点成分の沸点以下に冷却する冷却機構を有する請求項８に記載のマイクロチップデバイス。
【請求項１０】
前記マイクロチップが複数枚積層された請求項８又は９に記載のマイクロチップデバイス。
【請求項１１】
前記加熱機構と前記冷却機構とがペルチェ素子を用いて形成された請求項９に記載のマイクロチップデバイス。
【請求項１２】
前記液体流路の底部側に、前記気体流路から前記低沸点成分をより多く含む蒸気が導かれる凝縮路を備えており、
前記ペルチェ素子は、前記液体流路と前記凝縮路との間に、電流の供給によって前記加熱機構として作用する放熱部を前記液体流路に対向させ、且つ電流の供給によって前記冷却機構として作用する吸熱部を前記凝縮路に対向させて配置される請求項１１に記載のマイクロチップデバイス。
【請求項１３】
整列した複数の流路部分を含んで蛇行して形成され、混合液体の流路となる混合液体流路と、
隣接する前記流路部分の間を開口するギャップ部と、
前記混合液体流路の一端側に設けられ、前記流路部分を通過する前記混合液体に含まれる低沸点成分を沸点以上に加熱する第１の加熱機構と、
前記混合液体流路の他端側に設けられ、前記流路部分における前記低沸点成分をより多く含む蒸気を前記低沸点成分の沸点以下に冷却する第１の冷却機構と、
前記混合液体流路の前記一端側および前記他端側以外の前記流路部分の近傍に設けられた第２の加熱機構および第２の冷却機構と、
前記混合液体流路の一部に配置された前記混合液体の供給口と
を有するマイクロチップデバイス。
【請求項１４】
前記第２の加熱機構および前記第２の冷却機構が併設された前記流路部分を、前記第２の加熱機構のみが配置された加熱領域と、前記第２の冷却機構のみが配置された冷却機構とに分割構成した請求項１３に記載のマイクロチップデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体が流れる液体流路と、気体が流れる気体流路とが形成されたマイクロチップを有するマイクロチップデバイスに関する。
本願は、２００５年１０月２４日に日本に出願された特願２００５−３０８７５４号および２００６年６月１４日に日本に出願された特願２００６−１６４８２３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
ビーカーや試験管を用いた化学反応と比較して、反応速度が速い、目的生成物の収率が高い、および薬液の量を少なくすることができる等の利点から、結果として分析精度を高めることできるマイクロチップが注目されている。【０００３】
マイクロチップを用いて液体の化学反応や電気分解を行なう場合、気泡により流路の閉塞が起こりやすいので、液体と気体とを効率よく分離する必要がある。
気液分離を行なうマイクロチップデバイスとして、図２２−図２４に示すような構造を有したものが提案されている。【０００４】
図２２はマイクロチップデバイスの斜視図、図２３は図２２のカバーを取り除いたマイクロチップの平面図、図２４は図２３の切断線Ａ−Ａでの断面図である。
図２２に示すように、マイクロチップデバイス１は、マイクロチップ３とマイクロチップ３上に積層配置されるカバー５とからなっている。【０００５】
図２３に示すように、マイクロチップ３のカバー５が積層される面には、液体が流れる液体流路９と、この液体流路９より浅く、気体が流れる気体流路１１とが並設されている。【０００６】
液体流路９の両端部、気体流路１１の両端部は、マイクロチップ３の四隅にそれぞれ位置している。カバー５には、液体流路９の一方の端部に接続される第１の液体口１３、液体流路９の他方の端部に接続される第２の液体口１５、気体流路１１の一方の端部に接続される第１の気体口１７、気体流路１１の他方の端部に接続される第２の気体口１９が形成されている。そして、液体流路９の中央部と気体流路１１の中央部とは密着され、接触部７が形成されている。【０００７】
図２４に示すように、接触部７の断面形状において、液体流路９の中央部と気体流路１１の中央部との境には突条１０が形成され、気体流路１１の底面は撥液性の材質でなる層が形成された撥液部１２が形成されている。【０００８】
上記構成のマイクロチップデバイスにおいて、第１の液体口１３から液体２１を送り込むと、液体２１は液体流路９を流れ、第２の液体口１５より排出される。この時、液体２１を送り込む圧力を適切に設定すると、図２４に示すように、液体２１はその表面張力により突条１０を乗り越えず、安定した気液界面Ｋが形成される。【０００９】
このため、液体２１内の気体が気液界面Ｋを介して分離され、分離された気体は気体流路１１を介して、第１の気体口１７、第２の気体口１９から排出される。
又、第１の液体口１３から液体を、第１の気体口１７から気体をそれぞれ導入すると、その流れにより生じた負圧により、気液界面Ｋを介して気体を円滑に吸収させることもできる（例えば、特許文献１参照）。【００１０】
さらに、従来から、沸点の異なる複数の成分からなる混合液体を加熱気化し、低沸点成分を主体とする蒸気を凝縮して混合液体の成分を分離する種々の蒸留方法が知られている。（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００５−１６９３８６公報（第１１頁−第１２頁、図１）
【特許文献２】特開２００２−１０２６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、図２２−図２４に示すような構成では、気液界面Ｋの高さは、突条１０とカバー５との間であるので、高さが低く、気液界面Ｋの面積が狭い。したがって、気液分離効率および気体吸収効率が悪いという問題がある。【００１２】
また、μＴＡＳ、バイオＭＥＭＳ、マクロリアクタ等のマイクロチップにおいて特許文献２に記載されたような蒸留を可能にしたマイクロチップデバイスについては、これまで知られていなかった。【００１３】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その課題は、気液分離効率、気体吸収効率が良いマイクロチップデバイスを提供することにある。
さらに、本発明は、気液界面を安定的に形成し、混合液体の加熱と冷却を行い、沸点の異なる複数の成分からなる混合液体の蒸留分離を可能にしたマイクロチップを有するマイクロチップデバイスを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のマイクロチップデバイスは、液体が流れる液体流路が形成されたマイクロチップと、この液体流路に沿うよう設けられた気体流路と、前記液体流路と前記気体流路との間に形成され、一方の開口が前記液体流路に臨み他方の開口が前記気体流路に臨む複数のギャップ部とを有し、前記ギャップ部の隙間を気体は通過でき前記液体は通過できない隙間とし、前記ギャップ部に気液界面を形成することを特徴とする。
本発明のマイクロチップデバイスにおいては、沸点の異なる複数の液体からなる混合液体のうちの低沸点成分を沸点以上に加熱可能な加熱機構を有してもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、上述した構成によって、広い面積の気液界面を得ることができる。よって、気液分離効率、気体吸収効率がよい。【００１６】
さらに、本発明の実施態様によれば、混合液体のうちの低沸点成分をより多く蒸発させることができるため、より多くの低沸点成分を混合液体から分離することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態のマイクロチップデバイスを示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示されたマイクロチップデバイスのカバーを取り除いたマイクロチップを示す平面図である。
【図３】図３は、図２のＢ部分を示す拡大断面図である。
【図４】図４は、図２の切断線Ｃ−Ｃにおける断面を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の第２の実施形態を示す斜視図である。
【図６】図６は、図５に示された第２の実施形態を示す平面図である。
【図７】図７は、図５に示された第２の実施形態の作用を示す図である。
【図８】図８は、本発明の第３の実施形態を示す斜視図である。
【図９】図９は、本発明の第４の実施形態のマイクロチップデバイスを示す斜視図である。
【図１０】図１０は、図９の切断線Ｄ−Ｄにおける断面を示す断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第５の実施形態のマイクロチップデバイスを示す斜視図である。
【図１２】図１２は、図１１に示された第５の実施形態におけるマイクロチップを示す平面図である。
【図１３】図１３は、図１１に示された第５の実施形態におけるマイクロチップの一部分を示す平面図である。
【図１４】図１４は、本発明の第６の実施形態におけるマイクロチップを示す平面図である。
【図１５】図１５は、本発明の第７の実施形態におけるマイクロチップデバイスを示す断面図である。
【図１６】図１６は、本発明の第８の実施形態におけるマイクロチップデバイスを示す断面図である。
【図１７】図１７は、本発明の第９の実施形態におけるマイクロチップデバイスを示す断面図である。
【図１８】図１８は、本発明の第１０の実施形態におけるマイクロチップデバイスを示す平面図である。
【図１９】図１９は、図１８に示された第１０の実施形態におけるマイクロチップデバイスの作用を示す模式図である。
【図２０】図２０は、本発明の第１１の実施形態におけるマイクロチップデバイスを示す平面図である。
【図２１】図２１は、図２０に示された第１１の実施形態におけるマイクロチップデバイスの作用を示す模式図である。
【図２２】従来のマイクロチップデバイスを示す斜視図である。
【図２３】図２２に示されたマイクロチップデバイスのカバーを取り除いたマイクロチップを示す平面図である。
【図２４】図２３の切断線Ａ−Ａにおける断面を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（第１の実施形態）
図１−図４を用いて本発明の第１の実施形態を説明する。図１はマイクロチップデバイスの斜視図、図２は図１のカバーを取り除いたマイクロチップの平面図、図３は図２のＢ部分の拡大断面図、図４は図２の切断線Ｃ−Ｃでの断面図である。【００１９】
図１に示すように、マイクロチップデバイス５１は、マイクロチップ５３とマイクロチップ５３上に積層配置されるカバー５５とからなっている。本形態例では、マイクロチップ５３、カバー５５は、シリコン基板やガラス基板にマイクロマシン技術を用いて製作されるものである。【００２０】
図２に示すように、マイクロチップ５３のカバー５５が積層される面には、流路用凹部５７が形成されている。この流路用凹部５７の底部には、流路用凹部５７に沿って、複数の第１の突部５９と、複数の第２の突部６１とが略平行に形成されている。よって、流路用凹部５７には、これら第１の突部５９、第２の突部６１で仕切られた３つの流路が形成される。これら３つの流路のうち、第１の突部５９、第２の突部６１で挟まれた流路は液体が流れる液体流路６３となっている。液体流路６３の第１の突部５９側の流路が、第１の気体が流れる第１の気体流路６５、液体流路６３の第２の突部６１側の流路が、第２の気体が流れる第２の気体流路６７となっている。本形態例では、第１の突部５９、第２の突部６１は、液体流路６３の液体の流れる方向と交差する方向に配置される板状
の突部とした。【００２１】
複数の第１の突部５９において、隣接する第１の突部５９間の空間に、一方の開口が液体流路６３に臨み、他方の開口が第１の気体流路６５に臨む複数の第１のギャップ部７１が形成されている。同様に、複数の第２の突部６１において、隣接する第２の突部６１間の空間に、一方の開口が液体流路６３に臨み、他方の開口が第２の気体流路６７に臨む複数の第２のギャップ部７３が形成されている。【００２２】
図３、図４に示すように、第１のギャップ部７１の内壁面、本形態例では第１の突部５９の液体流路６３の液体の流れる方向と交差する面５９ａには、液体流路６３側から電極部８１、撥液部８３が形成されている。尚、図には示していないが、第１のギャップ部７１と同様に、第２のギャップ部７３の内壁面、本形態例では第２の突部６１の液体流路６３の液体の流れる方向と交差する面には、液体流路６３側から電極部、撥液部が形成されている。【００２３】
図１に戻って、第１の気体流路６５、第２の気体流路６７の端部同士は、互いに離反するように折曲し、マイクロチップ５３の四隅にそれぞれ位置している。カバー５５には、第２の気体流路６５の一方の端部に接続される第１の気体口９１、第１の気体流路６５の他方の端部に接続される第２の気体口９３、第２の気体流路６７の一方の端部に接続される第３の気体口９５、第２の気体流路６７の他方の端部に接続される第４の気体口９７が形成されている。【００２４】
更に、カバー５５には、液体流路６３の一方の端部に接続される第１の液体口９９、液体流路６３の他方の端部に接続される第２の液体口１００が形成されている。
上記構成のマイクロチップデバイスの作動を説明する。第１の液体口９９から液体９８を送り込むと、液体９８は液体流路６３を流れ、第２の液体口１００より排出される。【００２５】
図２に示される液体流路６３を流れる液体の圧力と気体流路を流れる気体の圧力との差をヤング−ラプラスの式で求められるヤング−ラプラス圧力以下にすることで、第１のギャップ部７１の隙間は、液体９８は通過できず、気体は通過できる隙間となる。ヤングラプラス圧力は、次のヤング−ラプラスの式により求められる。【００２６】
ΔＰ  ＝  ２γ cosθ／ｗ  …（１）
（ただし、ΔＰはヤングラプラス圧力、γは液体９８の界面張力、θは液体９８の気体流路表面での接触角、ｗはギャップ部の幅（図３参照）を表す）
そして、液体９８は第１のギャップ部７１の撥液部８３で気液界面Ｋを形成する。同様に、第２のギャップ部７３の隙間も、液体９８は通過できず、気体は通過できる隙間となる。そして、液体９８は第２のギャップ部７３の撥液部で気液界面Ｋを形成する。【００２７】
第１の突部５９の電極部８１と第２の突部６１の電極部とには、電圧が印加される。よって、液体９８の電気分解が行われ、第１のギャップ部７１には、第１の気体の気泡が、第２のギャップ部７３には第２の気体の気泡が発生する。第１のギャップ部７１の気液界面を介して第１の気体が第１の気体流路６５へ分離され、第２のギャップ部７３の気液界面Ｋを介して第２の気体が第２の気体流路６７へ分離される。第１の気体は第１の気体流路６５を流れ、第１の気体口９１、第２の気体口９３から排出される。第２の気体は第２の気体流路６７を流れ、第３の気体口９５、第２の気体口９７から排出される。【００２８】
このような構成によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）複数の第１のギャップ部７１、第２のギャップ部７３の隙間を気体は通過でき、液体９８は通過できない隙間としたことにより、広い面積の気液界面Ｋを得ることができる。よって、気液分離効率、気体吸収効率がよい。
（２）ヤング−ラプラス圧力は、液体９８の表面張力γと、表面（本形態例では、撥液部８３）に対する液体９８の接触角と、第１のギャップ部７１、第２のギャップ部７３の寸法（突部間の間隙の距離ｗ（図３参照））とにより求められる。従って、第１のギャップ部７１、第２のギャップ部７３に形成する撥液部８３の撥液性の程度、第１のギャップ部７１、第２のギャップ部７３の寸法を最適に設定することにより、広い面積の気液界面Ｋを得ることができる。
（３）撥液部８３を形成したことにより、液体流路７３を流れる液体の圧力を高くすることができ、気液界面Ｋからの気液分離量が多くなる。
（４）第１の突部５９、第２の突部６１の液体流路の方向と交差する方向に延びる長さｄ（図３参照）を長くすることにより、電極部８１の大きさを大きくすることができ、電気分解処理量を大きくすることができる。【００２９】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図５に示すように、本発明の第２の実施形態においては、第１の実施形態に加えて、液体流路６３を２分するように複数の第３の突部が設けられている。第３の突部６８の間隔を適宜設定することにより、第１のギャップ部７１に発生した第１の気体の気泡が第２のギャップ部７３へ、又、第２のギャップ部７３で発生した第２の気泡が第１のギャップ部７１へ行くのを防止できる。図５に示す例において、第３の突部６８は円柱状としているが、これらは板状（角柱状）としてもよい。【００３０】
図６を参照して、本発明の第２の実施例をより詳細に説明する。図６に示す例では、第３の突部６８を角柱状とした例を示す。
Ｓｉ基板上に誘導結合高周波プラズマ−リアクティブイオンエッチング（ＩＣＰ−ＲＩＥ）のマスクとなる熱酸化膜もしくはレジストパターンを形成し、ＩＣＰ−ＲＩＥにより、液体流路幅ｗ２（片側）が１００μｍ、気体流路幅ｗ１（片側）が４００μｍ、深さ５０μｍ、流路長さ３０ｍｍの液体流路６３および気体流路６５および６７を形成した。液体流路６３の中心と気液分離部にある突部（ピラー）５９，６１および６８の幅ｗ４ｘｗ４は１０μｍｘ１０μｍである。液体流路６３には電気分解用のＣｒ／Ａｕ薄膜電極８１を幅ｗ３が３０μｍとなるように成膜、パターニングした。電極８１の長さは１０ｍｍ〜３０ｍｍとした。【００３１】
上記マイクロリアクターで水の電気分解を行うにあたり、液体として１ｗｔ％の硫酸水溶液を用いた。気液界面を安定的に作るために、上記水溶液をシリンジポンプを用いて０．００１〜０．０１ｍｌ／分で流し、気体流路６５および６７に０．０５〜０．１ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力を印加した。上記条件において２．８〜３．０Ｖを印加すると０．２ｍＡの電流が流れ、図７に示すとおり電極８１上に気泡５０の発生が認められ、水の電気分解を確認できた。【００３２】
水の電気分解により水中に発生した気泡５０は、気液界面を通じて速やかに気体流路６７側に移動し、気液分離を確認できた。【００３３】
（第３の実施形態）
図８に本発明の第３の実施形態を示す。本実施形態においては、第１の突部５９、第２の突部６１の形状がともに円柱状である。その他の構成については、第２の実施形態と同様であるので説明は省略する。
第１から第３の実施形態において、電極部８１と第２の突部６１の電極部とに、電圧を印加しない状態で、第１の液体口９９から液体を、第１の気体口９１および第３の気体口９５から気体をそれぞれ導入してもよい。この場合には、導入された液体および気体の流れにより生じた負圧により、導入された液体へ気液界面Ｋを介して導入した気体を効率よく吸収させることもできる。
（第４の実施形態）
図９および図１０を用いて、本発明の第４の実施形態を説明する。図９はマイクロチップデバイスの斜視図、図１０は図９の切断線Ｄ−Ｄでの断面図である。【００３４】
図９および図１０に示すように、マイクロチップデバイス１０１は、積層された同じ構造の２枚のマイクロチップ１０３、１０３’と、これらマイクロチップ１０３，１０３‘を挟むように積層配置される２枚の同じ構造のカバー１０５、１０５’とからなっている。【００３５】
図１０に示すように、マイクロチップ１０３、カバー１０５とマイクロチップ１０３’、カバー１０５’とは、マイクロチップ１０３とマイクロチップ１０３’との境界面に対して面対称な形状である。よって、以下、マイクロチップ１０３、カバー１０５の説明を行ない、マイクロチップ１０３’、カバー１０５’とマイクロチップ１０３、カバー１０５の同じ部位には、マイクロチップ１０３、カバー１０５に付した符号に（’）を付け、重複する説明は省略する。【００３６】
マイクロチップ１０３のマイクロチップ１０３’と対向する面には、液体流路１１１が形成されている。
マイクロチップ１０３の液体流路１１１には、液体流路１１１に沿うように複数の貫通穴１１５が設けられている。この貫通穴１１５の一方の開口は、液体流路１１１の底部に設けられ、他方の開口がマイクロチップ１０３の液体流路１１１が形成された面と反対側の面に設けられる。【００３７】
カバー１０５のマイクロチップ１０３と対向する面には、液体流路１１１と沿うように、又、貫通穴１１５の他方の開口を覆うように、第１の気体流路１１３が形成されている。【００３８】
従って、貫通穴１１５が、液体流路１１１と第１の気体流路１１３との間に形成され、一方の開口が液体流路１１１に臨み、他方の開口が第１の気体流路１１３に臨む第１のギャップ部となっている。【００３９】
一方、マイクロチップ１０３’のマイクロチップ１０３と対向する面にも、液体流路１１１’が形成されている。マイクロチップ１０３、マイクロチップ１０３’が積層されることにより、液体流路１１１と液体流路１１１’とで、密閉された液体流路が形成される。【００４０】
マイクロチップ１０３’にも、複数の貫通穴１１５’が形成され、カバー１０５’にも第２の気体流路１１３’が形成されている。
貫通穴１１５’が、液体流路１１１’と第２の気体流路１１３’との間に形成され、一方の開口が液体流路１１１’に臨み、他方の開口が第２の気体流路１１３’に臨む第２のギャップ部となっている。【００４１】
貫通穴１１５、貫通穴１１５’の内壁面には、液体流路１１１，１１１’側から電極部１２１、撥液部１２３が形成されている。
図９および図１０に示すように、カバー１０５には、第１の気体流路１１３の一方の端部に接続される第１の気体口１３１、第１の気体流路１１３の他方の端部に接続される第２の気体口１３３が形成されている。カバー１０５’には、第２の気体流路１１３’の一方の端部に接続される第３の気体口１３５、第２の気体流路１１３’の他方の端部に接続される第４の気体口１３７が形成されている。【００４２】
マイクロチップ１０３、１０３’の液体流路１１１、１１１’の一方の端部と対向する面には、液体流路１１１、１１１’に接続される第１の液体口１４１，１４１’が形成されている。マイクロチップ１０３、１０３’の液体流路１１１、１１１’の他方の端部と対向する面には、液体流路１１１、１１１’に接続される第２の液体口１４３，１４３’が形成されている。【００４３】
上記構成のマイクロチップデバイスの動作を説明する。第１の液体口１４１、１４１’から液体１５１を流すと、液体１５１は液体流路１１１、１１１’を流れ、第２の液体口１４３、１４３’から排出される。【００４４】
この時、液体流路１１１、１１１’を流れる液体１５１の圧力と気体流路を流れる気体の圧力との差をヤング−ラプラスの式で求められるヤング−ラプラス圧力以下にすることで、第１のギャップである貫通穴１１５は、液体１５１は通過できず、気体は通過できる隙間となる。液体１５１は貫通穴１１５の撥液部１２３で気液界面Ｋを形成する。同様に、第２のギャップ部である貫通穴１１５’も、液体１５１は通過できず、気体は通過できる隙間となる。そして、液体１５１は貫通穴１１５’の撥液部１２３’で気液界面Ｋを形成する。【００４５】
貫通穴１１５の電極部１２１と貫通穴１１５’の電極部１２１’とには、電圧が印加される。よって、液体１５１の電気分解が行われ、貫通穴１１５には、第１の気体の気泡が、貫通穴１１５’には第２の気体の気泡が発生する。発生した気泡は、貫通穴１１５の気液界面Ｋを介して第１の気体が第１の気体流路１１３へ分離され、貫通穴１１５’の気液界面Ｋを介して第２の気体が第２の気体流路１１３’へ分離される。第１の気体は第１の気体流路１１３を流れ、第１の気体口１３１、第２の気体口１３３から排出される。第２の気体は第２の気体流路１１３’を流れ、第３の気体口１３５、第４の気体口１３７から排出される。【００４６】
このような構成によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）複数の貫通穴１１５、貫通穴１１５’を気体は通過でき、液体１５１は通過できない隙間としたことにより、広い面積の気液界面Ｋを得ることができる。よって、気液分離効率、気体吸収効率がよい。
（２）ヤング−ラプラス圧力は、液体１５１の表面張力、表面（本形態例では、  撥液部１２３，１２３'）に対する液体１５１の接触角と、貫通穴１１５、１１５'  の寸法（貫通穴１１５、１１５'の直径半径  ｒ、（図１０参照）、ｒは（１）式におけるｗに相当する）より求められる。従って、貫通穴１１５，１１５'に形成する撥液部１２３、１２３'の撥液性の程度、貫通穴１１５，１１５'の寸法を最 適に設定することにより、広い面積の気液界面を得ることができる。
（３）撥液部１２３、１２３'を形成したことにより、液体流路１１１、１１１'  を流れる液体１５１の圧力を高くすることができ、気液界面Ｋからの気液分離量  が多くなる。
（４）第１の突部５９、第２の突部６１の液体流路の方向と交差する方向に延びる長さ、即ち、貫通穴１１５、１１５’の深さｈ（図１０参照）を深くすることにより、電極部１２１、１２１’の大きさを大きくすることができ、電気分解処理量を大きくすることができる。【００４７】
尚、本実施形態において、電極部１２１と電極部１２１’とに、電圧を印加しない状態で、第１の液体口１４１、１４１’から液体を、第１の気体口１３１、第３の気体口１３５から気体をそれぞれ導入してもよい。この場合、導入された液体へ気液界面Ｋを介して導入した気体を効率よく吸収させることもできる。【００４８】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態を図１１〜図１３に基づいて説明する。
図１１に示すように、マイクロチップデバイス２０１は、マイクロチップ２０２とマイクロチップ２０２上に積層配置されるカバー２０３とから構成されている。マイクロチップ２０２を作成する基板としては、ドライエッチングにより深堀り加工をしたシリコン基板やウェットエッチングにより溝加工をしたガラス基板等を使用する。また、マイクロチップ２０２の基板がシリコンで、カバー２０３の基板が耐熱ガラスの場合は、マイクロチップ２０２とカバー２０３とは陽極接合が有用である。それ以外の場合は、接着剤や熱圧着等により接合される。【００４９】
図１２に示すように、マイクロチップ２０２のカバー２０３が積層される面には、流路用凹部２１０が形成されている。この流路用凹部２１０に略角柱形状の複数の第１のピラー２１１と複数の第２のピラー２１２とが流路用凹部２１０に沿って略平行に形成されている。したがって、流路用凹部２１０には、第１のピラー２１１と第２のピラー２１２とで区切られた三つの流路が形成されている。三つの流路のうち、第１のピラー２１１と第２のピラー２１２とで挟まれた流路が、混合液体Ｍが流れる混合液体流路２１３として構成されている。また、第１のピラー２１１の外側の流路が、気体が流れる第１の気体流路２１５、第２のピラー２１２の外側の流路が第２の気体流路２１６として構成されている。
第１の気体流路２１５と第２の気体流路２１６との端部同士は、互いに離反するように折曲し、マイクロチップ２０２の略四隅にそれぞれ位置している。【００５０】
複数の第１のピラー２１１において、隣接するピラー間の間隙に、一方の開口が混合液体流路２１３に臨み、他方の開口が第１の気体流路２１５に臨む複数の第１のギャップ部２１７が形成されている。同様に、複数の第２のピラー２１２において、隣接するピラー間の間隙に、一方の開口が混合液体流路２１３に臨み、他方の開口が第２の気体流路２１６に臨む複数の第２のギャップ部２１８が形成されている。【００５１】
次に、混合液体流路２１３内には各ピラー２１１、２１２の下部に、供給した混合液体Ｍのうちの低沸点成分をより多く蒸発させるためのヒータ等からなる第１の加熱用電極２２１及び第２の加熱用電極２２２が混合液体流路２１３と重なるように形成されている。ここで、第１の加熱用電極２２１は第１のピラー２１１の近傍に配置され、第２の加熱用電極２２２は第２のピラー２１２の近傍に配置されており、混合液体Ｍが流れる方向と略平行に形成されている。更に、加熱用電極２２１、２２２の両端部はマイクロチップ２０２の四隅に配置されており、電圧を印加することでヒータが加熱されるように構成されている。具体的には、加熱用電極２２１、２２２の両端部は、互いに離反するように折曲し、マイクロチップ２０２の略四隅で気体流路２１５、２１６の両端部と重ならないようにそれぞれ位置している。
加熱用電極２２１、２２２は、スパッタリングや蒸着等の薄膜技術等により成膜した薄膜金属をマイクロマシン技術によりパターンニングするか、若しくはシリコンに不純物をドープする等して形成されたものである。【００５２】
次に、第１の気体流路２１５には蒸発した低沸点成分をより多く含む気体を冷却させるための第１の冷却用流路２２３が略平行に重なるように形成され、第２の気体流路２１６には第２の冷却用流路２２４が略平行に重なるように形成されている。冷却用流路２２３、２２４の両端部は、混合液体Ｍが流れる方向と交叉する方向に折曲され、マイクロチップ２０２内の他の端部と重ならないようにそれぞれ位置している。
冷却用流路２２３、２２４は、気体流路２１５、２１６に対応する位置に、ドライエッチング技術等により冷却媒体が流れる流路が形成されたものである。【００５３】
図１１に示すように、カバー２０３の表面には、第１の気体流路２１５の両端部に接続される第１の留出口２２７及び第２の留出口２２８が略円形に形成され、第２の気体流路２１６の両端部に接続される第３の留出口２２９及び第４の留出口２３０が略円形に形成されている。また、混合液体流路２１３の両端部に接続される第１の液体口２３１及び第２の液体口２３２が略円形に形成されている。更に、第１の冷却用流路２２３の両端部に接続される第１の冷却口２３３及び第２の冷却口２３４が略円形に形成され、第２の冷却用流路２２４の両端部に接続される第３の冷却口２３５及び第４の冷却口２３６が略円形に形成されている。【００５４】
図１３に示すように、第１のギャップ部２１７の内壁面、つまり第１のピラー２１１における混合液体流路２１３の混合液体Ｍの流れる方向と直交する面は疎液性加工が施され、疎液面２３７が形成されている。同様に第２のギャップ部２１８の内壁面にも疎液性加工が施され、疎液面２３７が形成されている。【００５５】
次にマイクロチップデバイス２０１の作用を説明する。
図１１、図１２に示すように、第１の液体口２３１から混合液体Ｍを供給すると、混合液体Ｍは混合液体流路２１３を流れ、第２の液体口２３２から排出される。このとき、加熱用電極２２１、２２２には電圧が印加されており、加熱されている。また、冷却用流路２２３、２２４には冷却媒体が流れている。
混合液体流路２１３を流れる混合液体Ｍが加熱用電極２２１、２２２により加熱される。混合液体Ｍは、混合液体Ｍに含有している低沸点成分の沸点以上に加熱されることで、低沸点成分をより多く含んだ気体Ｇとして蒸発し、蒸発した気体Ｇがギャップ部２１７、２１８を通過して気体流路２１５、２１６へと導かれる。ここで、加熱用電極２２１、２２２をギャップ部２１７、２１８の近傍に設置すると、蒸発により発生した気体Ｇがギャップ部２１７、２１８に取込まれやすく、安定した気液分離を行うことができる。【００５６】
混合液体流路２１３を流れる混合液体Ｍの圧力と気体流路２１５、２１６を流れる気体Ｇの圧力との差をヤングラプラスの式で求められるヤングラプラス圧力以下にすることで、ギャップ部２１７、２１８の間隙を混合液体Ｍが通過することができず、蒸発した低沸点成分をより多く含んだ気体Ｇは通過できる間隙となる。ヤングラプラス圧力は、前述したヤングラプラスの式（１）により求められる。
ただし、この場合、（１）式においてγは混合液体の界面張力、θは混合液体の気体流路表面での接触角である。
上述のように設定すると、混合液体Ｍはギャップ部２１７、２１８の疎液面２３７で気液界面を形成する。【００５７】
冷却用流路２２３、２２４には、混合液体Ｍから蒸発した低沸点成分の沸点より温度が低い液体や気体等の冷却媒体が流れている。したがって、低沸点成分をより多く含む気体Ｇは気体流路２１５、２１６において冷却され、沸点よりも低い温度に降下することで凝縮して、液化する。低沸点成分をより多く含む液体は第１〜第４の留出口２２７〜２３０から留出される。
更に、第２の液体口２３２から排出される混合液体Ｍは、低沸点成分が一定量蒸発したために、高沸点成分の濃度が増した混合液体Ｍとなって排出される。【００５８】
ここで、冷却用流路２２３、２２４が設けられていないマイクロチップ２０２においては、低沸点成分をより多く含む気体Ｇは凝縮されることなく、気体Ｇのまま第１〜第４の留出口２２７、２２８、２２９、２３０から留出される。その後、留出された気体Ｇを別途冷却することでより高濃度の低沸点成分を液化することが可能である。【００５９】
上記第５の実施形態によれば、複数のギャップ部２１７、２１８の間隙を気体Ｇは通過でき、混合液体Ｍは通過できない間隙に設定することにより、広い面積の気液界面を安定的に形成することができる。また、混合液体Ｍを加熱してより高濃度の低沸点成分を蒸発させ、その後蒸発した気体Ｇを凝縮して液化させることで、沸点の異なる混合液体Ｍを蒸留分離することができる。【００６０】
（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態を図１４に基づいて説明する。
第５の実施形態と同様の基本的構成については、同一部分に同一符号を付して説明を省略する。
図１４に示すように、マイクロチップデバイス２４１は、マイクロチップ２４２とマイクロチップ２４２上に積層配置される図示しないカバーとから構成されている。マイクロチップ２４２を作成する基板としては、ドライエッチングにより深堀り加工をしたシリコン基板やウェットエッチングにより溝加工をしたガラス基板等を使用する。【００６１】
マイクロチップ２４２のカバーが積層される面には、流路用凹部２１０が形成されている。この流路用凹部２１０に略角柱形状の複数のピラー２４３がマイクロチップ２４２のある一辺に略平行に等間隔に形成されており、そのピラーの列が複数設けられている。したがって、流路用凹部２１０には、複数のピラー２４３で区切られた複数の流路が形成されている。複数の流路は、混合液体Ｍが流れる混合液体流路２１３と気体Ｇが流れる気体流路２１５とが交互に構成されている。
複数のピラー２４３において、隣接するピラー間の間隙に、一方の開口が混合液体流路２１３に臨み、他方の開口が気体流路２１５に臨む複数のギャップ部２１７が形成されている。【００６２】
次に、混合液体流路２１３内に、加熱用電極２２１が混合液体流路２１３と重なるように形成されている。加熱用電極２２１は、混合液体Ｍが流れる方向と略平行に形成されている。ここで、加熱用電極２２１の両端部は、電圧を印加することでヒータが加熱されるように構成されている。
更に、気体流路２１５内に、冷却用流路２２３が気体流路２１５と重なるように形成されている。冷却用流路２２３は、気体Ｇが流れる方向と略平行に形成されている。
ギャップ部２１７の内壁面、つまりピラー２４３における混合液体流路２１３の混合液体Ｍの流れる方向と直交する面は疎液性加工が施され、疎液面２３７が形成されている。
また、図示しないカバーには、第５の実施形態と同様に、各気体流路２１５の両端部に接続される複数の留出口が形成されている。更に、混合液体流路２１３の両端部に接続される複数の第１の液体口、複数の第２の液体口が形成されており、冷却用流路２２３の両端部に接続される複数の冷却口が形成されている。【００６３】
次に、マイクロチップデバイス２４１の作用について説明する。
複数の第１の液体口から混合液体Ｍを供給すると、混合液体Ｍは混合液体流路２１３を流れ、複数の第２の液体口から排出される。
混合液体流路２１３を流れる混合液体Ｍが加熱用電極２２１により加熱される。混合液体Ｍは、混合液体Ｍに含有している低沸点成分の沸点以上に加熱されることで、低沸点成分をより多く含んだ気体Ｇとして蒸発し、蒸発した気体Ｇがギャップ部２１７を通過して隣接する気体流路２１５へと導かれる。
混合液体流路２１３を流れる混合液体Ｍの圧力と気体流路２１５を流れる気体Ｇの圧力との差をヤングラプラス圧力以下にすることで、ギャップ部２１７の間隙を混合液体Ｍが通過することができず、蒸発した低沸点成分をより多く含んだ気体Ｇは通過できる間隙となる。このように設定すると、混合液体Ｍはギャップ部２１７の疎液面２３７で気液界面を形成する。【００６４】
冷却用流路２２３には、混合液体Ｍから蒸発した低沸点成分の沸点より温度が低い液体や気体等の冷却媒体が流れている。したがって、低沸点成分をより多く含んだ気体Ｇは気体流路２１５において冷却され、沸点よりも低い温度に降下することで凝縮して、液化する。低沸点成分をより多く含む液体は複数の留出口から留出される。
更に、第２の液体口から排出される混合液体Ｍは、低沸点成分が一定量蒸発したために、高沸点成分の濃度が増した混合液体Ｍとなって排出される。【００６５】
上記第６の実施形態によれば、複数のギャップ部２１７の間隙を気体Ｇは通過でき、混合液体Ｍは通過できない間隙に設定することにより、広い面積の気液界面を安定的に形成することができる。また、混合液体Ｍを加熱してより高濃度の低沸点成分を蒸発させ、その後蒸発した気体Ｇを凝縮して液化させることで、沸点の異なる混合液体Ｍを蒸留分離することができる。
更に、本実施形態では、加熱用電極２２１を混合液体流路２１３の下部に一列で設けたことにより簡易な構造で効率よく加熱することができる。また、平面的に混合液体流路２１３と気体流路２１５とを交互に並行して複数設けたことにより、第５の実施形態よりも同時に多くの混合液体Ｍを供給することが可能となる。したがって、短時間で効率よく蒸留を行うことができる。【００６６】
（第７の実施形態）
次に、本発明の第７の実施形態を図１５に基づいて説明する。
ここで、第５の実施形態と同様の基本的構成については、同一部分に同一符号を付して説明を省略する。
図１５に示すように、マイクロチップデバイス２５１は、マイクロチップ２５２とマイクロチップ２５２上に積層配置されるカバー２５３とから構成されている。マイクロチップ２５２を作成する基板としては、ドライエッチングにより深堀り加工をしたシリコン基板やウェットエッチングにより溝加工をしたガラス基板等を使用する。【００６７】
マイクロチップ２５２のカバー２５３が積層される面には、流路用凹部２１０が形成されている。この流路用凹部２１０は、混合液体Ｍの混合液体流路２１３として構成されている。この流路用凹部２１０の上部に略四角形又は略円形の複数の貫通孔２５４が形成されている。複数の貫通孔２５４は、一方の開口（下方側の開口）が混合液体流路２１３に臨み、他方の開口（上方側の開口）が気体流路２１５に臨む複数のギャップ部２１７として構成されている。
また、混合液体流路２１３の下部に供給した混合液体Ｍのうちの低沸点成分をより多く蒸発させるためのヒータ等からなる加熱用電極２２１が形成されている。加熱用電極２２１は、混合液体Ｍが流れる方向と略平行に形成されている。また、電圧を印加することでヒータが加熱されるように構成されている。【００６８】
次に、カバー２５３の下面には、流路用凹部２５７が形成されている。この流路用凹部２５７は、マイクロチップ２５２内の混合流体Ｍから蒸発し、上昇してきた低沸点成分をより多く含んだ気体Ｇの気体流路２１５として構成されている。
更に、カバー２５３の内部に、低沸点成分をより多く含んだ気体Ｇを冷却させるための冷却用流路２２３が気体流路２１５と重なるように形成されている。冷却用流路２２３は、気体流路２１５に対応する位置に、ドライエッチング技術等により冷却媒体が流れる流路が形成されたものである。【００６９】
カバー２５３の表面には、気体流路２１５の両端部に接続される図示しない留出口が略円形に形成されている。また、混合液体流路２１３の両端部に接続される図示しない第１の液体口及び第２の液体口が略円形に形成されている。更に、冷却用流路２２３の両端部に接続される図示しない冷却口が略円形に形成されている。
ギャップ部２１７の内壁面、つまり貫通孔２５４の周面は疎液性加工が施され、疎液面２３７が形成されている。【００７０】
次にマイクロチップデバイス２５１の作用を説明する。
第１の液体口から混合液体Ｍを供給すると、混合液体Ｍは混合液体流路２１３を流れ、第２の液体口から排出される。
混合液体流路２１３を流れる混合液体Ｍが加熱用電極２２１により加熱される。混合液体Ｍは、混合液体Ｍに含有している低沸点成分の沸点以上に加熱されることで、低沸点成分をより多く含んだ気体Ｇとして蒸発し、蒸発した気体Ｇが上昇してギャップ部２１７を通過して気体流路２１５へと導かれる。
混合液体流路２１３を流れる混合液体Ｍの圧力と気体流路２１５を流れる気体Ｇの圧力との差をヤングラプラス圧力以下にすることで、ギャップ部２１７の貫通孔２５４を混合液体Ｍが通過することができず、蒸発した低沸点成分をより多く含んだ気体Ｇは通過できる間隙となる。混合液体Ｍはギャップ部２１７の疎液面２３７で気液界面を形成する。【００７１】
冷却用流路２２３には、混合液体Ｍから蒸発した低沸点成分の沸点より温度が低い液体や気体等の冷却媒体が流れている。したがって、低沸点成分をより多く含んだ気体Ｇは気体流路２１５において冷却され、沸点よりも低い温度に降下することで凝縮して、液化する。低沸点成分をより多く含んだ液体は留出口から留出される。
更に、第２の液体口から排出される混合液体Ｍは、低沸点成分が一定量蒸発したために、高沸点成分の濃度が増した混合液体Ｍとなって排出される。【００７２】
ここで、冷却用流路２２３が設けられていないマイクロチップ２５２においては、低沸点成分をより多く含んだ気体Ｇは凝縮されることなく、気体Ｇのまま留出口から留出される。その後、留出された気体Ｇを別途冷却することでより高濃度の低沸点成分を液化することが可能である。【００７３】
上記第７の実施形態によれば、複数のギャップ部２１７として構成される貫通孔２５４を気体Ｇは通過でき、混合液体Ｍは通過できないサイズに設定することにより、広い面積の気液界面を安定的に形成することができる。また、混合液体Ｍを加熱してより高濃度の低沸点成分を蒸発させ、その後蒸発した気体Ｇを凝縮して液化させることで、沸点の異なる混合液体Ｍを蒸留分離することができる。
更に、混合液体流路２１３と気体流路２１５を上下方向に形成することにより、確実に蒸発したより高濃度の低沸点成分を分離して、蒸留することができる。【００７４】
（第８の実施形態）
次に、本発明の第８の実施形態を図１６に基づいて説明する。
第５および第７の実施形態と同様の基本的構成については、同一部分に同一符号を付して説明を省略する。
図１６に示すように、マイクロチップデバイス２６１は、マイクロチップ２５２とマイクロチップ２５２上に積層配置されるカバー２５３を一組としたものが複数積層された構成となっている。
マイクロチップ２５２には、流路用凹部２１０が形成されている。この流路用凹部２１０は、混合液体Ｍの混合液体流路２１３として構成されている。この流路用凹部２１０の上部に複数の貫通孔２５４が形成されている。
複数の貫通孔２５４は、一方の開口（下方側の開口）が混合液体流路２１３に臨み、他方の開口（上方側の開口）が気体流路２１５に臨む複数のギャップ部２１７として構成されている。
また、混合液体流路２１３の下部に加熱用電極２２１が形成されている。電圧を印加することでヒータが加熱されるように構成されている。【００７５】
次に、カバー２５３の下面には、流路用凹部２５７が形成されている。この流路用凹部２５７は、気体流路２１５として構成されている。更に、冷却用流路２２３が気体流路２１５と重なるように形成されている。
ギャップ部２１７の内壁面、つまり貫通孔２５４の周面は疎液性加工が施され、疎液面２３７が形成されている。
マイクロチップデバイス２６１の側面には、留出口２６２、第１の液体口２６３、第２の液体口２６４及び冷却口２６５が複数形成されている。【００７６】
次にマイクロチップデバイス２６１の作用を説明する。
複数の第１の液体口２６３から混合液体Ｍを供給すると、混合液体Ｍは混合液体流路２１３を流れ、第２の液体口２６４から排出される。このとき、混合液体流路２１３を流れる混合液体Ｍが加熱用電極２２１により加熱される。混合液体Ｍは、混合液体Ｍに含有している低沸点成分の沸点以上に加熱されることで、低沸点成分をより多く含んだ気体Ｇとして蒸発し、蒸発した気体Ｇが上昇してギャップ部２１７を通過して気体流路２１５へと導かれる。
ここで、混合液体流路２１３を流れる混合液体Ｍの圧力と気体流路２１５を流れる気体Ｇの圧力との差をヤングラプラス圧力以下にすることで、ギャップ部２１７の貫通孔２５４を混合液体Ｍが通過することができず、蒸発した低沸点成分をより多く含んだ気体Ｇは通過できる間隙となる。混合液体Ｍはギャップ部２１７の疎液面２３７で気液界面を形成する。【００７７】
冷却用流路２２３には、混合液体Ｍから蒸発した低沸点成分の沸点より温度が低い液体や気体等の冷却媒体が流れている。したがって、低沸点成分をより多く含んだ気体Ｇは気体流路２１５において冷却され、沸点よりも低い温度に降下することで凝縮して、液化する。低沸点成分をより多く含んだ液体は留出口２６２から留出される。
更に、第２の液体口２６４から排出される混合液体Ｍは、低沸点成分が一定量蒸発したために、高沸点成分の濃度が増した混合液体Ｍとなって排出される。【００７８】
ここで、冷却用流路２２３が設けられていないマイクロチップ２６２においては、低沸点成分をより多く含んだ気体Ｇは凝縮されることなく、気体Ｇのまま留出口２６２から留出される。その後、留出された気体Ｇを別途冷却することでより高濃度の低沸点成分を液化することが可能である。【００７９】
上記第８の実施形態によれば、複数のギャップ部２１７として構成される貫通孔２５４を気体Ｇは通過でき、混合液体Ｍは通過できないサイズに設定することにより、広い面積の気液界面を安定的に形成することができる。また、混合液体Ｍを加熱してより高濃度の低沸点成分を蒸発させ、その後蒸発した気体Ｇを凝縮して液化させることで、沸点の異なる混合液体Ｍを蒸留分離することができる。
更に、混合液体流路２１３と気体流路２１５を上下方向に形成することにより、確実に低沸点成分をより多く含んだ気体Ｇを分離することができる。その上、マイクロチップ２５２とカバー２５３とを組み合わせて一体としたものを立体的に複数積層することで、第７の実施形態よりも同時に多くの混合液体Ｍを供給することが可能となる。したがって、短時間で効率よく蒸留を行うことができる。【００８０】
（第９の実施形態）
次に、本発明の第９の実施形態を図１７に基づいて説明する。
ここで、第５および第７の実施形態と同様の基本的構成については、同一部分に同一符号を付して説明を省略する。
図１７に示すように、マイクロチップデバイス２７１は、上部マイクロチップ２７２と、上部マイクロチップ２７２上に積層配置される上カバー２７３と、上部マイクロチップ２７２の下部にペルチェ素子２７４が配置され、ペルチェ素子２７４の下部には下部マイクロチップ２７５と、下部マイクロチップ２７５の更に下部に下カバー２７６とから構成されている。
上部マイクロチップ２７２の上カバー２７３が積層される面には、流路用凹部２１０が形成されている。この流路用凹部２１０は、混合液体Ｍの混合液体流路２１３として構成されている。この流路用凹部２１０の上部に複数の貫通孔２５４が形成されている。
複数の貫通孔２５４は、一方の開口（下方側の開口）が混合液体流路２１３に臨み、他方の開口（上方側の開口）が気体流路２１５に臨む複数のギャップ部２１７として構成されている。
ギャップ部２１７の内壁面、つまり貫通孔２５４の周面は疎液性加工が施され、疎液面２３７が形成されている。
上カバー２７３の下面には、流路用凹部２５７が形成されている。この流路用凹部２５７は、気体流路２１５として構成されている。
下部マイクロチップ２７５における下カバー２７６が積層される面は、多数のフィン２８３が形成されている。また、下カバー２７６における下部マイクロチップ２７５が積層される面は、流路用凹部２８４が形成されており、この流路用凹部２８４は凝縮路２８５として構成されている。【００８１】
上部マイクロチップ２７２と上カバー２７３との接合部側面の片側には第１の連結口２７８が形成されている。下部マイクロチップ２７５と下カバー２７６の接合部の一方の側面には、留出口２７７が形成されている。また、留出口２７７が形成されている面の反対側の面には第２の連結口２７９が形成されている。第１の連結口２７８と第２の連結口２７９とは、連結管２８０により連通されている。
また、上部マイクロチップの側面の一方には混合液体Ｍが供給される第１の液体口２８１が形成され、他方には第２の液体口２８２が形成されている。
上部マイクロチップ２７２と下部マイクロチップ２７５との間にはペルチェ素子２７４が挟持されている。ペルチェ素子２７４は、上側が高温部に下側が低温部になるように配置されている。ペルチェ素子は、異なった熱電能を有する二種類の金属を接合したものであり、これに電流を流すと、一方が放熱し、もう一方が吸熱する現象を起こすものである。【００８２】
次にマイクロチップデバイス２７１の作用を説明する。
第１の液体口２８１から混合液体Ｍを供給すると、混合液体Ｍは混合液体流路２１３を流れ、第２の液体口２８２から排出される。このとき、混合液体流路２１３を流れる混合液体Ｍがペルチェ素子２７４の高温側に接することにより加熱される。混合液体Ｍは、混合液体Ｍに含有している低沸点成分の沸点以上に加熱されることで、低沸点成分をより多く含んだ気体Ｇとして蒸発し、蒸発した気体Ｇが上昇してギャップ部２１７を通過して気体流路２１５へと導かれる。
ここで、混合液体流路２１３を流れる混合液体Ｍの圧力と気体流路２１５を流れる気体Ｇの圧力との差をヤングラプラス圧力以下にすることで、ギャップ部２１７の貫通孔２５４を混合液体Ｍが通過することができず、蒸発した低沸点成分をより多く含んだ気体Ｇは通過できる間隙となる。混合液体Ｍはギャップ部２１７の疎液面２３７で気液界面を形成する。【００８３】
蒸発した気体Ｇは気体流路２１５に導かれ、その後第１の連結口２７８から連結管２８０を通過して第２の連結口２７９より凝縮路２８５へと導かれる。下部マイクロチップ２７５は、ペルチェ素子２７４の低温部に接していることにより、低沸点成分の沸点より低い温度で保持されている。気体Ｇは、凝縮路２８５において、下部マイクロチップ２７５に形成された複数のフィン２８３に接触することで冷却され、沸点よりも低い温度に降下することで凝縮して、液化する。低沸点成分をより多く含んだ液体は留出口２７７から留出される。
また、第２の液体口２８２から排出される混合液体Ｍは、低沸点成分が一定量蒸発したために、高沸点成分の濃度が増した混合液体Ｍとなって排出される。【００８４】
上記第９の実施形態によれば、複数のギャップ部２１７として構成される貫通孔２５４を気体Ｇは通過でき、混合液体Ｍは通過できないサイズに設定することにより、広い面積の気液界面を安定的に形成することができる。また、混合液体Ｍを加熱してより高濃度の低沸点成分を蒸発させ、その後蒸発した気体Ｇを凝縮して液化させることで、沸点の異なる混合液体Ｍを蒸留分離することができる。
更に、加熱機構と冷却機構とをペルチェ素子を用いることで、単純な構成で確実に加熱、冷却ができ、容易に蒸留を行うことができる。【００８５】
（第１０の実施形態）
次に、本発明の第１０の実施形態を図１８、図１９に基づいて説明する。
図１８に示すように、マイクロチップデバイス３０１は、マイクロチップ３０２とマイクロチップ３０２上に積層配置される図示しないカバーとから構成されている。マイクロチップ３０２を作成する基板としては、ドライエッチングにより深堀り加工をしたシリコン基板やウェットエッチングにより溝加工をしたガラス基板等を使用する。また、マイクロチップ３０２の基板がシリコンで、カバーの基板が耐熱ガラスの場合は、マイクロチップ３０２とカバーとは陽極接合が有用である。それ以外の場合は、接着剤や熱圧着等により接合される。【００８６】
マイクロチップ３０２のカバーが積層される面には、流路用凹部３０５が形成されている。この流路用凹部３０５に略角柱形状の複数の第１のピラー３１１、第２のピラー３１２、第３のピラー３１３、及び第４のピラー３１４が流路用凹部３０５に沿って略平行で略等間隔に形成されている。したがって、流路用凹部３０５には、第１のピラー３１１から第４のピラー３１４とで区切られた五つの流路が形成されている。
第１のピラー３１１の外側には第１の流路３１６が形成され、第１のピラー３１１と第２のピラー３１２との間には第２の流路３１７が形成され、第２のピラー３１２と第３のピラー３１３との間には第３の流路３１８が形成され、第３のピラー３１３と第４のピラー３１４との間には第４の流路３１９が形成され、第４のピラー３１４の外側には第５の流路３２０が形成されている。【００８７】
第１〜第５の流路３１６〜３２０において、隣接する流路の端部を連通する還流流路が交互に設けられ、第１の流路３１６と第２の流路３１７との間には第１の還流流路３２１が形成され、第２の流路３１７と第３の流路３１８との間には第２の還流流路３２２が形成され、第３の流路３１８と第４の流路３１９との間には第３の還流流路３２３が形成され、第４の流路３１９と第５の流路３２０との間には第４の還流流路３２４が形成されている。したがって、第１の流路３１６〜第５の流路３２０までは、蛇行するように一本の流路として構成されている。
隣接する流路間において、第１〜第４の還流流路３２１〜３２４が設けられている側の反対側は、障壁３２５が設けられている。【００８８】
複数の第１のピラー３１１において、隣接するピラー間の間隙に、一方の開口が第１の流路３１６に臨み、他方の開口が第２の流路３１７に臨む複数の第１のギャップ部３２７が形成されている。同様に、複数の第２のピラー３１２において、隣接するピラー間の間隙に、一方の開口が第２の流路３１７に臨み、他方の開口が第３の流路３１８に臨む複数の第２のギャップ部３２８が形成されている。同様に、複数の第３のピラー３１３において、隣接するピラー間の間隙に、一方の開口が第３の流路３１８に臨み、他方の開口が第４の流路３１９に臨む複数の第３のギャップ部３２９が形成されている。同様に、複数の第４のピラー３１４において、隣接するピラー間の間隙に、一方の開口が第４の流路３１９に臨み、他方の開口が第５の流路３２０に臨む複数の第４のギャップ部３３０が形成されている。【００８９】
次に、第２の流路３１７内に、供給した混合液体Ｍのうちの低沸点成分をより多く蒸発させるためのヒータ等からなる第１の加熱用電極３３２が第２の流路３１７と重なるように形成されている。第１の加熱用電極３３２は、混合液体Ｍが流れる方向と略平行に形成されている。同様に、第２の加熱用電極３３３が第３の流路３１８と重なるように形成され、第３の加熱用電極３３４が第４の流路３１９と重なるように形成され、第４の加熱用電極３３５が第５の流路３２０と重なるように形成されている。第２〜第４の加熱用電極３３３、３３４、３３５は混合液体Ｍが流れる方向と略平行に形成されている。また、第１〜第４の加熱用電極３３２〜３３５は、各第２〜第５の流路３１７〜３２０のそれぞれの略全長に亘って配置されている。更に、第１〜第４の加熱用電極３３２〜３３５は、電圧を印加することでヒータが加熱されるように構成されている。
第１〜第４の加熱用電極３３２〜３３５は、スパッタリングや蒸着等の薄膜技術等により成膜した薄膜金属をマイクロマシン技術によりパターンニングするか、若しくはシリコンに不純物をドープする等して形成されたものである。【００９０】
次に、第１の流路３１６内に、蒸発したより高濃度の低沸点成分を冷却させるための第１の冷却用流路３３７が第１の流路３１６と重なるように形成され、第２の冷却用流路３３８が第２の流路３１７と重なるように形成されている。同様に、第３の冷却用流路３３９が第３の流路３１８と重なるように形成され、第４の冷却用流路３４０が第４の流路３１９と重なるように形成されている。また、第１〜第４の冷却用流路３３７〜３４０は、混合液体Ｍが流れる方向と略平行に形成されている。更に、第１〜第４の冷却用流路３３７〜３４０は、各第１〜第４の流路３１６〜３１９のそれぞれの略全長に亘って配置されている。第１〜第４の冷却用流路３３７〜３４０は、第１〜第４の流路３１６〜３１９に対応する位置の基板の裏面等に、ドライエッチング技術等により冷却媒体が流れる流路が形成されたものである。【００９１】
マイクロチップ３０２の側面には、混合液体Ｍを供給する取入口３４２が形成され、取入口３４２には供給管３４３が連接されており、第３の流路３１８近傍に供給管３４３の端部の供給口３４４が設けられている。また、マイクロチップ３０２の側面には、蒸留した留出液が排出される留出口３４５が第１の流路３１６に連接するように設けられ、混合液体Ｍから低沸点成分が蒸発し、高沸点成分の濃度が高くなった缶出液が排出される缶出口３４６が第５の流路３２０に連接するように設けられている。
第１〜第４のギャップ部３２７〜３３０の内壁面、つまり第１〜第４のピラー３１１〜３１４における混合液体Ｍの流れる方向と直交する面は疎液性加工が施され、疎液面３４７が形成されている。【００９２】
次にマイクロチップデバイス３０１の作用を説明する。
取入口３４２から混合液体Ｍを注入すると、供給管３４３を通過した混合液体Ｍは、供給口３４４よりマイクロチップ３０２内に供給される。混合液体Ｍは、各流路に流れ出ていくが、その際に第１〜第４の加熱用電極３３２〜３３５により加熱され、第１〜第４の冷却用流路３３７〜３４０により冷却される。
混合液体Ｍは、混合液体Ｍに含有している低沸点成分の沸点以上に加熱されることで、低沸点成分をより多く含んだ気体Ｇとして蒸発し、蒸発した気体Ｇが第１〜第４のギャップ部３２７〜３３０を通過して隣接する流路へと導かれる。例えば、第３の流路３１８で加熱され、蒸発した低沸点成分をより多く含んだ気体Ｇは、第２のギャップ部３２８を通過して、第２に流路３１７へと導かれる。【００９３】
ここで、第１〜第５の流路３１６〜３２０を流れる混合液体Ｍの圧力と気体Ｇの圧力との差をヤングラプラスの式で求められるヤングラプラス圧力以下にすることで、第１〜第４のギャップ部３２７〜３３０の間隙を混合液体Ｍが通過することができず、蒸発した低沸点成分をより多く含んだ気体Ｇは通過できる間隙となる。ヤングラプラス圧力は、前述したヤングラプラスの式（１）により求められる。ただし、この場合、（１）式においてγは混合液体の界面張力、θは混合液体の気体流路表面での接触角である。
混合液体Ｍは第１〜第４のギャップ部３２７〜３３０の疎液面３４７で気液界面を形成する。【００９４】
第１〜第４の冷却用流路３３７〜３４０には、混合液体Ｍから蒸発した低沸点成分の沸点より温度が低い液体や気体等の冷却媒体が流れている。したがって、低沸点成分をより多く含んだ気体Ｇは第１〜第４の流路３１６〜３１９において冷却され、沸点よりも低い温度に降下することで凝縮して、液化する。
本実施形態においては、第１の流路３１６では冷却のみ、第２〜第４の流路３１７、３１８、３１９では加熱と冷却、第５の流路３２０では加熱のみを行うように構成されている。ここで、加熱温度を
（第１の加熱用電極３３２）＜（第２の加熱用電極３３３）＜（第３の加熱用電極３３４）＜（第４の加熱用電極３３５）
と設定し、冷却温度を
（第１の冷却用流路３３７）＜（第２の冷却用流路３３８）＜（第３の冷却用流路３３９）＜（第４の冷却用流路３４０）
と設定することで、低沸点成分の濃度が
（第１の流路３１６）＞（第２の流路３１７）＞（第３の流路３１８）＞（第４の流路３１９）＞（第５の流路３２０）
となる。したがって、留出口３４５からは低沸点成分をより多く含む留出液が排出され、缶出口３４６からは高沸点成分をより多く含む缶出液が排出される。
また、この加熱、冷却の回数を多くすると、より高濃度の留出液、缶出液を得ることができる。【００９５】
図１９に示すのは、上述の内容を模式化したものである。図中の符号には、以下の関係式が成り立つ。
（混合液体の流量）Ｆ＝（留出流量）Ｄ＋（缶出流量）Ｗ
（蒸発量）Ｖ１＝（還流量）Ｌ１＋（留出流量）Ｄ
（還流量）Ｌ１＋（蒸発量）Ｖ２＋（混合液体の流量）Ｆ＝（蒸発量）Ｖ１＋（還流量）Ｌ２
（還流量）Ｌ２＝（蒸発量）Ｖ２＋（缶出流量）Ｗ
つまり、供給される混合液体は、加熱、冷却を繰り返しながら最終的には留出液と缶出液として排出されることとなる。
ここで、第１の流路３１６は冷却のみを行うため凝縮コンデンサとして機能し、第５の流路３２０は加熱のみを行うため蒸発リボイラとして機能する。また、第３の流路３１８は混合液体Ｍが供給されるフィーダとして機能している。【００９６】
上記第１０の実施形態によれば、複数の第１〜第４のギャップ部３２７〜３３０の間隙を気体Ｇは通過でき、混合液体Ｍは通過できない間隙に設定することにより、広い面積の気液界面を安定的に形成することができる。また、混合液体Ｍを加熱してより高濃度の低沸点成分を蒸発させ、その後蒸発した気体Ｇを凝縮して液化させることで、沸点の異なる混合液体Ｍを蒸留分離することができる。
更に、本実施形態では、加熱と冷却を段階的に温度条件を変えながら繰り返すことにより、より高濃度の低沸点成分の留出液を得ることが可能となる。逆に残液は高沸点成分をより多く含む缶出液として得ることができる。つまり、マイクロチップデバイスにおいて高精度の蒸留をすることが可能となる。【００９７】
（第１１の実施形態）
次に、本発明の第１１の実施形態を図２０、図２１に基づいて説明する。
第１０の実施形態と同様の基本的構成については、同一部分に同一符号を付して説明を省略する。
図２０に示すように、マイクロチップデバイス３５１は、マイクロチップ３５２とマイクロチップ３５２上に積層配置される図示しないカバーとから構成されている。マイクロチップ３５２を作成する基板としては、ドライエッチングにより深堀り加工をしたシリコン基板やウェットエッチングにより溝加工をしたガラス基板等を使用する。【００９８】
マイクロチップ３５２のカバーが積層される面には、流路用凹部３０５が形成されている。この流路用凹部３０５に略角柱形状の複数の第１のピラー３１１、第２のピラー３１２、第３のピラー３１３、及び第４のピラー３１４が流路用凹部３０５に沿って略平行で略等間隔に形成されている。したがって、流路用凹部３０５には、第１のピラー３１１から第４のピラー３１４とで区切られた第１〜第５の流路３１６〜３２０が形成されている。
ここで、本実施形態では、第１〜第４のピラー３１１〜３１４が第１〜第５の流路３１６〜３２０の長さに対して略半分の領域にのみ設けられている。残りの略半分の領域には、第１の障壁３５３が形成されている。
第１〜第５の流路３１６〜３２０において、隣接する流路の端部を連通する第１〜第４の還流流路３２１〜３２４が交互に設けられている。したがって、第１の流路３１６〜第５の流路３２０までは、蛇行するように一本の流路として構成されている。
隣接する流路間において、第１〜第４の還流流路３２１〜３２４が設けられている側の反対側は、第２の障壁３５４が設けられている。【００９９】
複数の第１のピラー３１１において、隣接するピラー間の間隙に、一方の開口が第１の流路３１６に臨み、他方の開口が第２の流路３１７に臨む複数の第１のギャップ部３２７が形成されている。同様に、複数の第２〜第４のギャップ部３２８、３２９、３３０が形成されている。
次に、第２の流路３１７内に、第１の加熱用電極３３２が第２の流路３１７と重なるように形成されている。第１の加熱用電極３３２は、混合液体Ｍが流れる方向と略平行で第１のピラー３１１が形成されている範囲のみに形成されている。同様に、第２の加熱用電極３３３が第３の流路３１８と重なるように形成され、第３の加熱用電極３３４が第４の流路３１９と重なるように形成され、第４の加熱用電極３３５が第５の流路３２０と重なるように形成されている。第２〜第４の加熱用電極３３３、３３４、３３５は混合液体Ｍが流れる方向と略平行で第２〜第４のピラー３１２、３１３、３１４が形成されている範囲のみに形成されている。また、第１〜第４の加熱用電極３３２〜３３５は、電圧を印加することでヒータが加熱されるように構成されている。【０１００】
次に、第１の流路３１６内に、第１の冷却用流路３３７が第１の流路３１６と重なるように形成され、第２の冷却用流路３３８が第２の流路３１７と重なるように形成されている。同様に、第３の冷却用流路３３９が第３の流路３１８と重なるように形成され、第４の冷却用流路３４０が第４の流路３１９と重なるように形成されている。また、第１〜第４の冷却用流路３３７〜３４０は、混合液体Ｍが流れる方向と略平行で、第１〜第４のピラー３１１〜３１４が形成されている範囲のみに形成されている。【０１０１】
マイクロチップ３５２の側面には、混合液体Ｍを供給する取入口３４２が形成され、取入口３４２には供給管３４３が連接されており、第３の流路３１８上に供給管３４３の端部の供給口３４４が設けられている。また、マイクロチップ３５２の側面には、蒸留した留出液が排出される留出口３４５が第１の流路３１６に連接するように設けられ、混合液体Ｍから低沸点成分が蒸発し、高沸点成分の濃度が高くなった缶出液が排出される缶出口３４６が第５の流路３２０に連接するように設けられている。
第１〜第４のギャップ部３２７〜３３０の内壁面、つまり第１〜第４のピラー３１１〜３１４における混合液体Ｍの流れる方向と直交する面は疎液性加工が施され、疎液面３４７が形成されている。【０１０２】
次にマイクロチップデバイス３５１の作用を説明する。
取入口３４２から混合液体Ｍを注入すると、供給管３４３を通過した混合液体Ｍは、供給口３４４よりマイクロチップ３０２に供給される。混合液体Ｍは、各流路に流れ出ていくが、その際に第１〜第４の加熱用電極３３２〜３３５により加熱され、第１〜第４の冷却用流路３３７〜３４０により冷却される。
混合液体Ｍは、混合液体Ｍに含有している低沸点成分の沸点以上に加熱されることで、低沸点成分をより多く含んだ気体Ｇとして蒸発し、蒸発した気体Ｇが第１〜第４のギャップ部３２７〜３３０を通過して隣接する流路へと導かれる。例えば、第３の流路３１８で加熱され、蒸発した低沸点成分をより多く含んだ気体Ｇは、第２のギャップ部３２８を通過して、第２に流路３１７へと導かれる。【０１０３】
ここで、第１〜第５の流路３１６〜３２０を流れる混合液体Ｍの圧力と気体Ｇの圧力との差をヤングラプラスの式で求められるヤングラプラス圧力以下にすることで、第１〜第４のギャップ部３２７〜３３０の間隙を混合液体Ｍが通過することができず、蒸発した低沸点成分をより多く含んだ気体Ｇは通過できる間隙となる。ヤングラプラス圧力は、前述したヤングラプラスの式（１）により求められる。ただし、この場合、（１）式においてγは混合液体の界面張力、θは混合液体の気体流路表面での接触角である。
混合液体Ｍは第１〜第４のギャップ部３２７〜３３０の疎液面３４７で気液界面を形成する。【０１０４】
第１〜第４の冷却用流路３３７〜３４０には、混合液体Ｍから蒸発した低沸点成分の沸点より温度が低い液体や気体等の冷却媒体が流れている。したがって、低沸点成分をより多く含んだ気体Ｇは第１〜第４の流路３１６〜３１９において冷却され、沸点よりも低い温度に降下することで凝縮して、液化する。
本実施形態においては、第１の流路３１６では冷却のみ行われる。第２〜第４の流路３１７、３１８、３１９では加熱又は冷却が各流路内において略半分ずつ領域を区分して行われる。第５の流路３２０では加熱のみ行われるように構成されている。ここで、加熱温度を
（第１の加熱用電極３３２）＜（第２の加熱用電極３３３）＜（第３の加熱用電極３３４）＜（第４の加熱用電極３３５）
と設定し、冷却温度を
（第１の冷却用流路３３７）＜（第２の冷却用流路３３８）＜（第３の冷却用流路３３９）＜（第４の冷却用流路３４０）
と設定することで、低沸点成分の濃度が
（第１の流路３１６）＞（第２の流路３１７）＞（第３の流路３１８）＞（第４の流路３１９）＞（第５の流路３２０）
となる。したがって、留出口３４５からは低沸点成分をより多く含む留出液が排出され、缶出口１４６からは高沸点成分をより多く含む缶出液が排出される。
また、この加熱、冷却の回数を多くすると、より高濃度の留出液、缶出液を得ることができる。【０１０５】
図２１に示すのは、上述の内容を模式化したものである。図中の符号には、以下の関係式が成り立つ。
（混合液体の流量）Ｆ＝（留出流量）Ｄ＋（缶出流量）Ｗ
（蒸発量）Ｖ１＝（還流量）Ｌ１＋（留出流量）Ｄ
（還流量）Ｌ１＋（蒸発量）Ｖ２＋（混合液体の流量）Ｆ＝（蒸発量）Ｖ１＋（還流量）Ｌ２
（還流量）Ｌ２＝（蒸発量）Ｖ２＋（缶出流量）Ｗ
つまり、供給される混合液体は、加熱、冷却を繰り返しながら最終的には留出液と缶出液として排出されることとなる。
ここで、第１の流路３１６は冷却のみを行うため凝縮コンデンサとして機能し、第５の流路３２０は加熱のみをおこなうため蒸発リボイラとして機能する。また、第３の流路３１８は混合液体Ｍが供給されるフィーダとして機能している。【０１０６】
上記第１１の実施形態によれば、複数の第１〜第４のギャップ部３２７〜３３０の間隙を気体Ｇは通過でき、混合液体Ｍは通過できない間隙に設定することにより、広い面積の気液界面を安定的に形成することができる。また、混合液体Ｍを加熱してより高濃度の低沸点成分を蒸発させ、その後蒸発した気体Ｇを凝縮して液化させることで、沸点の異なる混合液体Ｍを蒸留分離することができる。
更に、本実施形態では、加熱と冷却とを段階的に温度条件を変えながら繰り返すことにより、より高濃度の低沸点成分の留出液を得ることが可能となる。逆に残液は高沸点成分をより多く含む缶出液として得ることができる。つまり、マイクロチップデバイスにおいて高精度の蒸留をすることが可能となる。
また、本実施形態では、第２〜第４の流路３１７、３１８、３１９の各流路内において、加熱領域と冷却領域を略半分ずつ区分して行うことにより、無駄なエネルギー消費をすることなく効率的に加熱、冷却を行うことができ、高精度・高効率の蒸留をすることが可能となる。【０１０７】
尚、本発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、以下の態様を用いてもよい。
第５の実施形態において、マイクロチップの下部にカバーを設けて、冷却用流路を下側に設けてもよい。
第５の実施形態において、線対称に気体流路を形成したが、気体流路が一本のみであってもよい。
第５の実施形態において、冷却用流路は基板裏面の気体流路に対応する位置にドライエッチング技術等により冷却媒体が流れる流路を設けてもよい。
第５の実施形態等において、ピラーの形状は角柱形状で説明したが、円柱やその他機能を満たすものであれば形状は拘らない。
第６および第８の実施形態において、連続させる流路の数は増減してもよい。
第９の実施形態において、フィンの構造は接触面積を増加させるために設けているため、同様の機能を果たすものであれば形状は拘らない。
第１０および第１１の実施形態において、流路の数を第１〜第５の流路を設けたもので説明したが、流路の数は増減してもよい。
第１０および第１１の実施形態において、平面的に構成した場合で説明したが、同様の構成で立体的に構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明のマイクロチップデバイスは、液体の化学反応や電気分解、および混合液体の成分を分離する蒸留等の化学分析に使用するのに適し、気液分離効率、気体吸収効率を向上させることができ、また、混合液体のうちの低融点成分をより多く蒸発させることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図７】
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